(57)【要約】  本明細書では、ビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定するための技法が開示される。特徴体が光ビームによって照明されるときに、光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように、ビーム整形デバイス上に特徴体が形成され得る。ビーム整形デバイス上の特徴体に光ビームが向けられるとき、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して、検出器によって特徴体検出信号が生成され得る。次いで、特徴体検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある瞬間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置が決定され得る。
2019523436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含むビーム整形デバイスと、
異なる位置で前記ビーム整形デバイスに前記光ビームを向けるように構成されたビーム誘導デバイスであって、前記異なる位置は、前記特徴体のロケーションを含む、ビーム誘導デバイスと、
前記光ビームによって照明されている前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して特徴体検出信号を生成するように構成された光検出器と、
前記特徴体検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの位置を決定するように構成されたプロセッサと
を含むシステム。
【請求項２】
前記光ビームはレーザービームを含み、
前記ビーム整形デバイスは、前記レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のレンズは、１次元アレイ、２次元アレイ、および３次元アレイのうちの１つで配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光ファイバーは、浮動端を有するカンチレバー部分を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光ビームを生成するように構成されたパルスファイバーレーザー
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
光ビームの位置を検出する際に使用するための方法であって、
コントローラによって、異なる位置でビーム整形デバイスに前記光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御するステップであって、
前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含み、
前記異なる位置は、前記特徴体のロケーションを含む、ステップと、
検出器によって、前記光ビームによって照明されている前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出信号を生成するステップと、
プロセッサによって、前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの前記位置を決定するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記光ビームはレーザービームを含み、
前記ビーム整形デバイスは、前記レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記所定の走査パターンは、らせん状パターンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ビーム整形するための手段であって、光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含む、手段と、
異なる位置でビーム整形するための前記手段に前記光ビームを向けるための手段であって、前記異なる位置は、前記特徴体のロケーションを含む、手段と、
前記光ビームによって照明されている前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出信号を生成するための手段と、
前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形するための前記手段上の前記光ビームの位置を決定するための手段と
を含む装置。
【請求項２２】
前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
ビーム整形するための前記手段はレンズを含み、
前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
ビーム整形するための前記手段は複数のレンズを含み、
前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
機械可読命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき、前記１つまたは複数のプロセッサに、
コントローラを通じて、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御することであって、
前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含み、
前記異なる位置は、前記特徴体のロケーションを含む、制御することと、
前記光ビームによって照明されている前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出器によって生成された検出信号を受信することと、
前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの位置を決定することと
を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２８】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２９】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３０】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項２９に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、ビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定するための技法が開示される。
【背景技術】
【０００２】
光ビームは、オブジェクト間の距離を測定するために使用され得る。例として、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ：ｌｉｇｈｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｎｇｉｎｇ）システムは、ソースからターゲット上の１つまたは複数の点までのレンジ、すなわち距離を取得するために光ビームを使用することができるアクティブなリモート感知システムである。ＬＩＤＡＲシステムは、ターゲットの少なくとも一部分を照明するために光ビーム（通常はレーザービーム）を使用し、ソースからの発せられた光ビームがターゲットに到着し、次いでソースの近くまたは既知のロケーションにある検出器に戻るのにかかる時間を測定する。言い換えれば、ソースからターゲット上の点までのレンジは、ソースから検出器までの光ビームの飛行時間（ＴｏＦ）に基づいて決定され得る。ターゲット上またはＬＩＤＡＲシステムの視野にある複数の点までのレンジを測定するために、レーザービームは通常、１次元または２次元で走査される。ＬＩＤＡＲシステムの様々な実装形態では、所与の時間におけるターゲットにおけるＬＩＤＡＲビームの位置を決定するために、ＬＩＤＡＲシステムの送信機におけるＬＩＤＡＲビームの位置を決定することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書で開示する技法は、光源、たとえば、ＬＩＤＡＲシステムまたは他の同様のシステムの送信機またはその近くにあるレンズまたはレンズアレイなどのビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定することに関する。様々な実施形態では、ビーム整形デバイスの反射、吸収、または透過特性の不連続または向上をもたらすために、ビーム整形デバイス上に人工的特徴体が作られ得る。所与の時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置は、ビーム整形デバイスの人工的特徴体によって引き起こされたビーム整形デバイスからの反射、吸収または透過された光の検出された不連続または向上に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。
【０００４】
例示的な実装形態によれば、システムが、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含むビーム整形デバイスを含み得る。システムはまた、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを向けるように構成されたビーム誘導デバイスを含むことができ、異なる位置は、特徴体のロケーションを含む。システムは、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して特徴体検出信号を生成するように構成された光検出器と、特徴体検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定するように構成されたプロセッサとをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、特徴体は、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の透過の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成される。
【０００５】
システムの様々な実施形態では、光ビームはレーザービームを含むことができ、ビーム整形デバイスは、レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成され得る。いくつかの実施形態では、システムは、光ビームを生成するように構成されたパルスファイバーレーザーをさらに含み得る。いくつかのシステムでは、ビーム整形デバイスはレンズを含むことができ、特徴体は、レンズの表面上またはレンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかのシステムでは、ビーム整形デバイスは複数のレンズを含むことができ、特徴体は、複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含み得る。複数のレンズは、１次元アレイ、２次元アレイ、および３次元アレイのうちの１つで配置され得る。
【０００６】
いくつかのシステムでは、ビーム誘導デバイスは、光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含むことができ、それにより光ビームは、光ファイバーが振動したときに異なる位置でビーム整形デバイスに向けられる。いくつかのシステムでは、光ファイバーは、浮動端を有するカンチレバー部分を含み得る。いくつかのシステムでは、ビーム誘導デバイスは、光ファイバーの振動がらせん状パターンなどの光ビームの所定の走査パターンをもたらし得るように光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含み得る。アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含み得る。
【０００７】
例示的な実装形態によれば、光ビームの位置を検出する際に使用するための方法が開示される。本方法は、コントローラによって、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御するステップを含むことができ、ビーム整形デバイスは、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含むことができ、異なる位置は、特徴体のロケーションを含み得る。本方法は、検出器によって、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して検出信号を生成するステップと、プロセッサによって、検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定するステップとをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、特徴体は、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の透過の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成される。
【０００８】
光ビームの位置を検出する際に使用するための方法のいくつかの実施形態では、光ビームはレーザービームを含むことができ、ビーム整形デバイスは、レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成され得る。いくつかの方法では、ビーム整形デバイスはレンズを含むことができ、特徴体は、レンズの表面上またはレンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの他の方法では、ビーム整形デバイスは複数のレンズを含むことができ、特徴体は、複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含み得る。
【０００９】
光ビームの位置を検出する際に使用するための方法のいくつかの実施形態では、ビーム誘導デバイスは、光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含むことができ、それにより光ビームは、光ファイバーが振動したときに異なる位置でビーム整形デバイスに向けられる。光ファイバーは、浮動端を有するカンチレバー部分を含み得る。ビーム誘導デバイスは、光ファイバーの振動がらせん状パターンなどの光ビームの所定の走査パターンをもたらし得るように光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含み得る。アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含み得る。
【００１０】
別の例示的な実装形態によれば、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含むビーム整形するための手段を含み得る装置が提供され得る。本装置はまた、異なる位置でビーム整形するための手段に光ビームを向けるための手段を含むことができ、異なる位置は、特徴体のロケーションを含む。本装置は、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して少なくとも１つの検出信号を生成するための手段と、検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形するための手段上の光ビームの位置を決定するための手段とをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、特徴体は、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の透過の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成される。
【００１１】
本装置の様々な実施形態では、光ビームはレーザービームを含むことができ、ビーム整形デバイスは、レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成され得る。本装置のいくつかの実施形態では、ビーム整形デバイスはレンズを含むことができ、特徴体は、レンズの表面上またはレンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。本装置のいくつかの実施形態では、ビーム整形デバイスは複数のレンズを含むことができ、特徴体は、複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含み得る。
【００１２】
また別の例示的な実装形態によれば、機械可読命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体が開示される。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、コントローラを通じて、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御するように１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である命令を含むことができ、ビーム整形デバイスは、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された特徴体を含み、異なる位置は、特徴体のロケーションを含む。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して検出器によって生成された検出信号を受信し、検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定するための命令をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、特徴体は、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の透過の検出可能な変化、光ビームの少なくとも一部分の吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成される。
【００１３】
機械可読命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体の様々な実施形態では、光ビームはレーザービームを含むことができ、ビーム整形デバイスは、レーザービームによりターゲット上の点を照明するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ビーム整形デバイスはレンズを含むことができ、特徴体は、レンズの表面上またはレンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、ビーム整形デバイスは複数のレンズを含むことができ、特徴体は、複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含み得る。
【００１４】
機械可読命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体のいくつかの実施形態では、ビーム誘導デバイスは、光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含むことができ、それにより光ビームは、光ファイバーが振動したときに異なる位置でビーム整形デバイスに向けられる。ビーム誘導デバイスは、光ファイバーの振動が光ビームの所定の走査パターンをもたらし得るように光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含み得る。
【００１５】
本開示の態様は例として示される。以下の図を参照しながら非限定的で非網羅的な態様について説明し、別段の規定がない限り、様々な図の全体を通して、同様の参照番号は同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的な光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムの簡略ブロック図である。
【図２】共振光ファイバーを使用する例示的なシステムを示す図である。
【図３】入射光が２つのレンズの間の境界をクロスするときの屈折光の方向の変化を示す図である。
【図４】送信機における光ビームの位置を決定するためのビームスプリッタを有する例示的なシステムを示す図である。
【図５Ａ】ビームスプリッタを有しない共振光ファイバーを使用する例示的なシステムを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａの例示的なシステムを使用するビーム整形デバイス上の例示的な１次元走査パターンを示す図である。
【図５Ｃ】図５Ａの例示的なシステムを使用するビーム整形デバイス上の例示的な２次元走査パターンを示す図である。
【図６Ａ】レンズの表面上または内部に形成された１つの軸に沿った細い線を示す図である。
【図６Ｂ】行列を作成するために２つの軸に沿ってレンズの表面上または内部に形成された細い線を示す図である。
【図６Ｃ】レンズの表面上または内部に形成された個々のスポットを示す図である。
【図７】システムにおける光ビーム位置を検出するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】本明細書で説明する例のうちのいくつかを実装するための例示的なコンピューティングシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
いくつかの例示的な実施形態が、本明細書の一部を形成する添付図面に関してここで説明される。次の記載は、実施形態のみを提供し、本開示の範囲、適用可能性または構成を制限する意図はない。むしろ、実施形態の次の記載は、当業者に、実施形態を実装することを可能にする記載を提供することになる。要素の機能および配置には、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われる場合があることは理解されたい。
【００１８】
本明細書で開示する技法は、光源、たとえば、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムまたは他の同様のシステムの送信機またはその近くにあるレンズまたはレンズアレイなどのビーム整形（たとえば、ビーム集束、ビーム平行、ビーム拡大など）デバイス上の光ビームの位置を決定することに関する。１つまたは複数の光ビームよって照明されたときに当該光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼし得る１つまたは複数の（人工的）特徴体が、ビーム整形デバイス上に作られ得る。たとえば、ある１つまたは複数の特徴体は、ビーム整形デバイスのいくつかの部分／点の反射、吸収または透過特性の不連続をもたらすように構成／配置され得る。たとえば、設計されたパターンに従ってビーム誘導デバイスによって光ビームが走査されるとき、ビーム整形デバイス上の入射光ビームが、ビーム整形デバイスの他の部分／点と比較して異なる何らかの方法で、１つまたは複数のそのような特徴体によって影響を及ぼされる（たとえば、反射、吸収、透過など、またはそれらの何らかの組合せが行われる）ことがある。次いで、所与の時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置が、ビーム誘導デバイスの走査特性および１つまたは複数の照明された特徴体によってもたらされた影響に基づいて決定され得る。いくつかの実装形態では、ビーム整形デバイスの１つまたは複数の特徴体が、ビーム整形デバイスの１つまたは複数の他の特徴体によってもたらされる影響と区別可能であり得る方法で、（光ビームによって少なくとも部分的に照明されたときに）光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼし得る。したがって、いくつかの実装形態では、特定の特徴体が光ビームによって所与の時間に照明されたと判断することが可能であり得る。
【００１９】
レーザー検出および測距（ＬＡＤＡＲ：ｌａｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｎｇｉｎｇ）システムとも呼ばれるＬＩＤＡＲシステムは、ソースからターゲット上の１つまたは複数の点までのレンジを取得するために使用され得るアクティブなリモート感知システムである。ＬＩＤＡＲは、ターゲット上の１つまたは複数の点を照明するために、光ビーム、通常はレーザービームを使用する。他の光源と比較して、レーザービームは、長距離にわたって著しく拡散することなく（かなり平行に）伝搬することができ、小さいスポットに集束して、非常に高い光パワー密度をもたらし、細かい分解能を実現することができる。レーザービームは、送信されるレーザービームが一連のパルスを含むように変調され得る。送信されるレーザービームは、送信されるレーザービームを反射し得るターゲット上の点に向けられてよい。ターゲット上の点から反射されたレーザービームが測定されてよく、送信される光ビームのパルスがソースから送信される時間から、ソースの近くまたは既知のロケーションにある検出器にパルスが到着する時間までの飛行時間（ＴｏＦ）が測定され得る。次いで、たとえば、ｒ＝ｃ×ｔ／２によって、ソースからターゲット上の点までのレンジが決定されてよく、ｒは、ソースからターゲット上の点までのレンジであり、ｃは、自由空間における光速であり、ｔは、ソースから検出器までの光ビームのパルスのＴｏＦである。
【００２０】
図１は、ＬＩＤＡＲ、ＬＡＤＡＲ、または他の同様のシステムなどの例示的なシステム１００の簡略ブロック図である。システム１００は、光ビームスキャナ１１０、センサー１２０、およびレンズ１３０を含み得る。光ビームスキャナ１１０は、レーザー、レーザーダイオード、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または他の光源などの光源を含み得る。たとえば、レーザーは、たとえば９３０〜９６０ｎｍ、１０３０〜１０７０ｎｍ、１５５０ｎｍ前後、またはそれ以上の出力波長を有する、赤外線パルスファイバーレーザーまたは他のモードロックレーザーであり得る。光ビームスキャナ１１０はまた、レーザーからの送信されるレーザービームの方向を変更することができる走査ステージ、圧電アクチュエータ、またはＭＥＭＳデバイスなどの光誘導デバイスを含み得る。レンズ１３０は、平行レーザービーム１４０がターゲットへの長距離にわたって著しく拡散することなく伝搬することができるように、光ビームスキャナ１１０からの送信されるレーザービームを平行にするために使用され得る。レンズ１３０はまた、光ビームスキャナ１１０からの送信されるレーザービームを、ターゲット上の小さいスポットに集束させることができる。レンズ１３０はまた、レーザービームを拡大するか、またはレーザービームをそらすために使用され得る。小さいビームスポットがあるので、システム１００の分解能が改善され得る。
【００２１】
レンズ１３０はまた、ターゲット１５０からの反射レーザービーム１６０をセンサー１２０に直接、またはセンサー１２０に接続された光ファイバーに集束させるために使用され得る。センサー１２０は、レーザー源の波長と同等の動作（高感度）波長を有する検出器であり得る。検出器は、高速フォトディテクタ、たとえば、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間の真性領域を有するＰＩＮフォトダイオード、またはＩｎＧａＡｓアバランシェフォトディテクタ（ＡＰＤ）であり得る。
【００２２】
ターゲット上またはシステムの視野にある複数の点までのレンジを測定するために、レーザービームは通常、図１に示すように１次元または２次元で走査される。１次元（１−Ｄ）または２次元（２−Ｄ）走査パターンを実現するために、システムは、たとえば、レーザーのアレイ、互いに対して若干傾けられたレーザー／センサーの複数のセット、または２−Ｄ走査機構を使用することができ、それによりレーザービームが、たとえば、図１に示すように水平ラスタパターンおよび／または垂直ラスタパターンで走査され得る。
【００２３】
多くの異なるタイプのレーザービーム走査機構、たとえば、多次元メカニカルステージ、ガルボ制御ミラー、マイクロモーターによって駆動する微小電気機械（ＭＥＭＳ）ミラー、クォーツもしくはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックなどの圧電材料を使用する圧電トランスレータ／トランスデューサ、電磁アクチュエータ、または音響アクチュエータがある。たとえば、重畳レーザービームの波面を変えるために１−Ｄまたは２−Ｄレーザーアレイのレーザーのフェーズが変更され得るフェーズドアレイ技法を使用して、構成要素の機械的な動きなしにレーザービーム走査が実現されることもある。これらの走査機構の多くでは、所与の時間における特定の送信された光ビームを反射するターゲット上の点をシステムが決定できるように、走査機構を駆動する制御信号に基づいて走査ビームの位置が決定され得る。たとえば、図１では、レンズ１３０上の送信されたビームの位置、ひいてはターゲット１５０上の送信されたビームの位置は、システム１００における光ビームスキャナ１１０を制御する信号に基づいて決定され得る。より具体的な例として、マイクロモーターによって駆動するＭＥＭＳミラーを有するシステムでは、ＭＥＭＳマイクロミラーの向きは、マイクロミラーを回転させるマイクロモーターを制御する信号に基づいて決定され得る。次いで、マイクロミラーによる反射ビームの方向、ひいては所与の時間におけるビーム整形デバイス上のビームの位置が、所与の時間におけるマイクロミラーの向きに基づいて決定され得る。
【００２４】
上述のビーム走査機構の多くは、かさばり、費用がかかることがある。代替または追加として、レーザービームを走査するために共振ファイバー走査技法が使用され得る。光ファイバーがフレキシブルであることから、広い視野および高分解能が達成され得る。加えて、共振ファイバービームスキャナは、小さく、費用がより少なくてよい。
【００２５】
図２は、共振光ファイバーを使用する例示的なシステム２００を示す。システム２００は、ＬＩＤＡＲ、ＬＡＤＡＲ、または他の同様のシステムであり得る。システム２００は、レーザー２１０、アクチュエータ２２０、光ファイバー２３０、およびレンズまたはレンズアレイなどのビーム整形デバイス２４０を含み得る。レーザー２１０は、図１の光ビームスキャナ１１０に関して上記で説明したような光源であり得る。レーザー２１０は、モードロックレーザーなどのパルスレーザーであり得る。レーザー２１０はまた、レーザーの出力ビームを変調することができる変調器を含み得る。レーザー２１０の出力ビームは、光ファイバー２３０に結合され、光ファイバー２３０は、レーザービームを搬送し、それをビーム整形デバイス２４０に誘導する。光ファイバー２３０は、シングルモードファイバー、マルチモードファイバー、またはファイバーの束であり得る。光ファイバー２３０は、アクチュエータ２２０を通過することができ、アクチュエータ２２０は、たとえば、圧電チューブまたは図１に関して上記で説明したような他のアクチュエータであり得る。光ファイバー２３０の遠位端２３２は、アクチュエータ２２０を越えてよい。アクチュエータ２２０を越える光ファイバー２３０の遠位端２３２はフレキシブルであり、共振カンチレバーとして働くようにアクチュエータ２２０によって引き起こされた共振運動に耐えることができる。ファイバーの低い減衰および共振特性により、アクチュエータは小さいアクチュエータ運動を大きいファイバー先端変位（ｆｉｂｅｒ  ｔｉｐ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）に増幅することができる。結果として、振動している遠位端２３２から発せられたレーザービームは、大きい視野によるレーザービーム走査をもたらし得る。遠位端２３２の長さは、所望の共振周波数および／または共振モードを達成するように調整され得る。たとえば、図２に示すように、光ファイバー２３０の遠位端２３２の長さは、アクチュエータ２２０に近い単一の静止ノードおよび浮動端（すなわち、遠位端２３２）による共振モード２３４、または２つの静止ノードおよび浮動端（すなわち、遠位端２３２）による共振モード２３６を達成するように調整され得る。
【００２６】
単一のファイバーを使用して単一の２軸アクチュエータにより、２−Ｄ走査パターンが生成され得る。たとえば、水平軸が一定の振幅正弦波を生成し、垂直軸が正弦波と同じ周波数および振幅を有する余弦波を生成する場合、対称的ファイバーから円が生じ得る。ｘ軸とｙ軸の両方の走査振幅は、漸進的に減少および／または増大する制御信号によってらせん状走査をもたらすように、漸進的に減少および／または増大し得る。より具体的な例として、水平振動が三角形被振幅変調正弦波であり、垂直振動が三角形被振幅変調余弦波である場合、均等に離間したらせん状走査パターンが生成され得る。ビーム整形デバイス２４０は次いで、光ファイバー２３０の遠位端２３２からのビームを平行にし、平行ビームを遠方界２５０に投影して、図２に示すように遠方界２５０に均等に離間したらせん状走査パターンを形成することができる。いくつかの実施形態では、ビーム整形デバイス２４０は、より高い走査分解能により遠方界２５０に走査パターンを形成するために、光ファイバー２３０の遠位端２３２から遠方界２５０の小さい点にビームを集束させることができる。
【００２７】
多くのシステムでは、実際の走査パターンは、設計どおりの理想的な走査パターンにならないことがある。たとえば、システム２００では、共振ファイバーカンチレバーの力学に起因して、走査パターンは理想的な走査パターンからゆがんだものになり得る。したがって、様々なシステムでは、システムの送信機におけるＬＩＤＡＲビームの位置、ひいてはターゲット上のＬＩＤＡＲビームの位置を決定することが望ましい。
【００２８】
ＬＩＤＡＲの光学システムにおいてレンズアレイが使用されるとき、より大きい角度振幅が達成され得る。だが、レンズの光屈折特性により、入射光が２つのレンズの間の境界をクロスするときに光の方向が突然変化することがある。
【００２９】
図３は、入射光が２つのレンズの間の境界をクロスするときの屈折光の方向の変化を示す。図３に示すように、ソース３１０からの光ビームが走査されてよく、レンズ３２０Ａ、３２０Ｂ、および３２０Ｃを含むレンズアレイを照射し得る。光ビームは、光ビーム３３０によって示されるようにレンズ３２０Ｂを照射し、光ビーム３４０によって示されるようにレンズ３２０Ｂの光軸３１２に向けられてよい。光ビームが下から上に垂直に走査され、レンズ３２０Ａとレンズ３２０Ｂとの間の境界をクロスするとき、光ビームは、光ビーム３５０によって示されるようにレンズ３２０Ａを照射し、光ビーム３６０によって示されるようにレンズ３２０Ａの光軸３１４に向けられてよい。光ビーム３６０および光ビーム３４０は、非常に異なる方向に伝搬している。そのため、光ビームが２つのレンズの間の境界をクロスするときに、ターゲットにおける走査パターンの不連続が生じ得る。したがって、正確にいつＬＩＤＡＲビームがレンズ境界をクロスしているかを判断することも望まれる。
【００３０】
図４は、ＬＩＤＡＲ送信機におけるＬＩＤＡＲビームの位置を決定するためのビームスプリッタを有する例示的なシステム４００を示す。システム４００は、ＬＩＤＡＲ、ＬＡＤＡＲ、または他の同様のシステムであり得る。図２のシステム２００に示すように、システム４００は、レーザー４２０、レーザー４２０からの出力ビームを誘導するためにレーザー４２０に結合された光ファイバー４３２、およびレーザー４２０からの出力レーザービームを走査するように光ファイバー４３２を刺激するためのアクチュエータ４３０を含み得る。システム４００はまた、レーザービーム４５２によって示されるようにターゲット４６０に入射レーザービームを向けるための送信機レンズ４５０を含む。ターゲット４６０からの反射レーザービーム４６２は、受信機レンズ４７０によって収集され、図１のセンサー１２０に関して上記で説明したように検出器４８０に向けられてよい。プロセッサ／コントローラ４１０は、レーザー４２０、アクチュエータ４３０、および検出器４８０の動作を同期化および制御し、レーザー４２０およびアクチュエータ４３０のための制御信号ならびに検出器４８０によって検出された反射信号に基づいてターゲット４６０上の様々な点を分析するために使用され得る。
【００３１】
送信機レンズ４５０上のレーザービームの位置、ひいてはターゲット４６０上のレーザービームの位置を検出するために、ビームスプリッタ４４０およびビーム位置センサー４９０がシステム４００に追加され得る。ビームスプリッタ４４０は、光ファイバー４３２からの出力レーザービームを分割し、図４のレーザービーム４４２によって示されるように光ファイバー４３２からの出力レーザービームの一部分をビーム位置センサー４９０に向けることができる。レーザービーム４４２はビーム位置センサー４９０に、ビームスプリッタ４４０によって直接または間接的にミラー４４４を通じて向けられ得る。ビーム位置センサー４９０は、レーザービーム４４２を検出することができる２−Ｄ位置感知検出器（ＰＳＤ）であり得る。プロセッサ／コントローラ４１０またはビーム位置センサー４９０は、ビームスプリッタ４４０または送信機レンズ４５０上の光ファイバー４３２からの出力レーザービームの位置を、レーザービーム４４２を検出するビーム位置センサー４９０の部分の位置（ピクセル）に基づいて決定し得る。
【００３２】
図４からわかるように、この方法は、光の喪失、高い複雑性、および高コストに直面する可能性がある。たとえば、ビームスプリッタ４４０の追加により、入射光ビームの一部分がビーム位置センサー４９０にそれている。加えて、ビーム走査に共振ファイバーを使用するシステムでは、レーザー出力をサンプリングするためのビームスプリッタの追加は、最高のパフォーマンスのために（レンズまたはレンズアレイなどの）ビーム整形デバイス、たとえば、送信機レンズ４５０の十分近くに共振ファイバーを位置付けることを難しくし得る。したがって、この方法によって達成される正確性は、高精度ＬＩＤＡＲビーム位置決定を必要とするいくつかのアプリケーションにとって不十分であり得る。
【００３３】
図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、ビームスプリッタを有しない共振光ファイバーを使用する例示的なシステム５００を示す。システム５００は、ＬＩＤＡＲ、ＬＡＤＡＲ、または他の同様のシステムであり得る。図５Ａに示すように、システム５００は、ビーム走査に共振光ファイバー５３０を使用する。光ファイバー５３０は、レーザー５１０からのレーザービームをレンズアレイまたは単一のレンズなどのビーム整形デバイス５４０に誘導するために、レーザー５１０に結合される。共振光ファイバー５３０は、共振ファイバーカンチレバー５３２を形成するために圧電チューブ５２０を越える遠位端により、圧電チューブ５２０を通過する。レーザー５１０は、図１および図２に関して上記で説明したように、モードロックレーザーなどのパルスレーザーであり得る。
【００３４】
同じく図２に関して上記で説明したように、圧電チューブ５２０は、１次元または２次元で光ファイバー５３０を刺激し、共振ファイバーカンチレバー５３２の共振振幅および／または周波数を制御し得る。共振ファイバーカンチレバー５３２の共振は、他の電気機械デバイス、電磁デバイス、または音響デバイスなどの他の機構によって引き起こされ、制御され得る。共振ファイバーカンチレバー５３２の振動によって作られる走査パターンは、線形パターン、円形パターン、らせん状パターン、ジグザグパターン、複数の線形パターンを含む２−Ｄパターンなどであり得る。光ファイバーは、シングルモード光ファイバー、マルチモード光ファイバー、または光ファイバーの束であり得る。
【００３５】
ビーム整形デバイス５４０は、レンズまたはレンズアレイを含み得る。レンズアレイを使用することは、システムにおいてビーム整形に単一のレンズを使用することと比べていくつかの利点を有し得る。だが、アレイにおけるレンズ５４２の間にデッドゾーンが存在することがあり、走査ビームがレンズ境界をクロスするときにビーム走査方向が突然変化し得る。レンズアレイ内の正確なビーム位置を発見することは、レンズ間にギャップがあり、また単一のレンズと比較してレンズアレイによる角度振幅がより大きいことに起因して、単一のレンズ内のビーム位置を発見する場合よりも困難であり得、高い精度を必要とし得る。レンズの境界のどちらの側にビームがあるかをかなり正確に知ることが望ましい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、反射コーティングなどの人工的特徴体５４４が、レンズ５４２の間のエリアまたはレンズ５４２の境界を含むエリア中など、レンズアレイ内のレンズ５４２の境界に隣接するエリア中に作られ得る。いくつかの実施形態では、反射コーティングは、拡散または散在を引き起こすランバート反射体を形成し得る。いくつかの実施形態では、反射コーティングは、所定の方向でフレア反射（ｆｌａｒｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を引き起こし得る。反射コーティングは、レーザービームがレンズアレイにおける２つのレンズ５４２の境界を照射するときに、反射光の量を著しく増加させ得る。反射コーティング上に直接当たることで、大きい反射が生じ得る。光ビームの一部がレンズに入り、光ビームの一部が反射コーティングに当たる形で部分的に当たることで、より小さい反射が生じ得る。したがって、光ビームがレンズアレイにおける２つのレンズの間の境界をクロスするとき、反射光の量は、まず増加し、次いで減少して、パルスを形成することができる。被検出信号５５２に示すようにパルスを生成するために、検出器によって光の反射パルスが収集され得る。
【００３７】
検出器５５０は、ＰＩＮフォトダイオードまたはＡＰＤディテクタなどの高速フォトディテクタであり得、反射レーザービームを検出するためにビーム整形デバイス５４０の、レーザー５１０と同じ側に位置し得る。いくつかの実施形態では、レーザービーム位置決定に単一の検出器が使用され得る。いくつかの実施形態では、レーザービーム位置決定の正確性向上を実現するために、複数の検出器が使用され得る。検出器５５０からの被検出信号５５２は次いで、ビーム整形デバイス５４０上のレーザービームの現在位置を決定するために位置検出器５６０に送られ得る。共振ファイバーカンチレバーの共振の既知のおおよその速度および方向とともに、検出器５５０（それが単一の検出器である場合でも）によって検出された反射光のパルスの振幅および／またはプロファイルを使用して、レンズ境界の画像を形成し、たとえば、スパースサンプリング技法を使用して、正確なビーム位置を決定することができる。システム５００はまた、図４に関して上記で説明したプロセッサ／コントローラ４１０と同様に、レーザー５１０、圧電チューブ５２０、および位置検出器５６０の動作を制御すること、または位置検出器５６０の機能を実行することができるプロセッサ／コントローラ５７０を含み得る。
【００３８】
レーザービームの位置は、システム５００において次のように決定され得る。共振ファイバーカンチレバーの振動のおおよその線形／角速度および方向に基づいて、所与の時間におけるビーム整形デバイス５４０上のレーザービームのおおよその位置（たとえば、レーザービームの近くのレンズ番号）が決定され得る。検出されたパルスのプロファイルに基づいて、レーザービームがレンズ境界をクロスする時間が決定され得る。次いで所与の時間におけるレーザービームの位置は、レーザービームがレンズ境界をクロスする時間および共振ファイバーカンチレバーの振動の速度に基づいて決定され得る。代替的に、所与の時間におけるレーザービームの位置は、補間によって、レーザービームが２つのレンズの境界をクロスする時間を使用して決定され得る。
【００３９】
いくつかのシステムでは、共振光ファイバーではなく、微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイスが、レーザービームを走査するために使用され得る。ビーム整形デバイス上の人工的特徴体からの反射光が検出され、上記のようにＭＥＭＳデバイスのおおよその速度および方向に基づいて正確なビーム位置を決定するために使用され得る。
【００４０】
様々な実施形態では、ビーム整形デバイス５４０中のレンズアレイは、フレネルレンズアレイまたはホログラフィックレンズアレイなどの屈折レンズアレイまたは回折レンズアレイであり得る。レンズアレイにおけるレンズは、平面上または図５Ａに示すように湾曲面上に配置され得る。いくつかのシステムでは、レンズアレイは１次元レンズアレイであり得る。いくつかのシステムでは、レンズアレイは２次元または３次元アレイであり得る。いくつかのシステムでは、レンズまたはレンズアレイは、液晶または電気光学（ＥＯ）液晶などのＥＯ材料を使用して形成され得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、反射コーティングではなく、人工的特徴体５４４が回折光学要素、たとえば、所定のブレーズ角を有するエシェル格子などのブレーズド格子を含み得る。ブレーズド格子は、反射格子または透過格子であり得る。たとえば、ブレーズド格子は、ビーム整形デバイス５４０の、レーザー５１０が配置されている側に入射レーザービームを戻すこと、またはビーム整形デバイス５４０の他方の側のロケーションに入射レーザービームを向けることができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、レーザービームの波長での強い吸収を伴う材料を使用して、人工的特徴体が形成され得る。たとえば、人工的特徴体は、入射光を電気信号に変換することができ、そのため検出器として働くことができる光起電性材料を含み得る。被検出信号は、たとえば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極などの透明電極を使用して、位置検出器５６０またはプロセッサ／コントローラ５７０に送られ得る。そのようなシステムでは、検出器５５０および／または位置検出器５６０が省略され得る。いくつかの実施形態では、人工的特徴体は、入射レーザービームを異なる波長の光に変換することができ、そのためターゲットから反射された光に干渉しない光輝性材料を含み得る。
【００４３】
ビーム整形デバイス５４０が単一のレンズである実装形態では、薄いレンズ、粒子、またはへこみなどの特徴体がレンズの表面上またはレンズの内部に作られ得る。特徴体のロケーションはあらかじめ決定されるか、または製造後に測定され得る。レンズ上に作られた特徴体によって反射された光を検出するために、１つまたは複数の検出器が使用され得る。
【００４４】
図５Ｂは、図５Ａの例示的なシステム５００を使用するビーム整形デバイス５８０上の例示的な１次元走査パターン５８６を示す。ビーム整形デバイス５８０は、１−Ｄ、２−Ｄ、または３−Ｄアレイで配置された複数のレンズ５８２を含み得る。レンズ５８２の間のギャップ５８４は、反射性材料によりコーティングされ得る。したがって、レーザービームが走査パターン５８６に沿って走査するとき、反射レーザービームの量は、（走査レーザービームがレンズ５８２上にあるときの）低い値から（走査レーザービームがギャップ５８４上にあるときの）高い値に増加し、次いで（走査レーザービームが別のレンズ５８２上にあるときの）低い値に減少し得る。共振ファイバーカンチレバーの振動のおおよその速度および方向に基づいて、所与の時間におけるビーム整形デバイス５８０上のレーザービームのおおよその位置（レーザービームの近くの特定のレンズ）が決定され得る。ビーム整形デバイス５８０からの検出された反射のプロファイルに基づいて、走査レーザービームがレンズ５８２から離れる時間および走査レーザービームが次のレンズ５８２に入る時間が決定され得る。次いで、所与の時間におけるｘ方向でのビーム整形デバイス５８０上の走査レーザービームの位置が、レーザービームがレンズ５８２に入る時間および共振ファイバーカンチレバーの振動の速度に基づいて決定され得る。代替的に、所与の時間における走査レーザービームの位置は、補間によって、レーザービームがレンズ５８２に入る時間およびレンズ５８２から離れる時間を使用して決定され得る。
【００４５】
図５Ｃは、図５Ａの例示的なシステム５００を使用するビーム整形デバイス５９０上の例示的な２次元走査パターン５９６（および／または５９８）を示す。ビーム整形デバイス５９０は、２−Ｄまたは３−Ｄアレイで配置された複数のレンズ５９２を含み得る。レンズ５９２の間のギャップ５９４は、反射性材料によりコーティングされ得る。図５Ｂに関して上記で説明したように、レーザービームが走査パターン５９６に沿って走査するとき、反射レーザービームの量は、走査レーザービームの位置に応じて変化し得る。共振ファイバーカンチレバーの振動のおおよその線形／角速度および方向に基づいて、所与の時間におけるビーム整形デバイス５９０上のレーザービームのおおよその位置（レーザービームの近くの特定のレンズ）が決定され得る。ビーム整形デバイス５９０からの検出された反射のプロファイルに基づいて、レーザービームが特定のレンズから離れる時間およびレーザービームが次のレンズに入る時間が決定され得る。いくつかの実施形態では、レーザービームのおおよその位置、設計された走査パターン、およびレーザービームがレンズから離れる時間からレーザービームが次のレンズに入る時間の間の時間期間に基づいて、レーザービームがレンズから離れる位置および／またはレーザービームが次のレンズに入る位置が決定され得る。たとえば、図５Ｃに示すように、走査パターン５９６および走査パターン５９８は、検出された反射信号の異なるプロファイルをもたらし得る。検出された反射信号のプロファイルの差に基づいて、レーザービームがレンズから離れる位置および／またはレーザービームが次のレンズに入る位置が決定され得る。いくつかの実施形態では、ビーム整形デバイス５９０からの反射レーザービームが、検出器アレイ、たとえば、２−Ｄアレイによって検出され得、レーザービームがレンズから離れる位置および／またはレーザービームが次のレンズに入る位置が、２−Ｄ検出器アレイによって検出された反射信号に基づいて決定され得る。所与の時間におけるビーム整形デバイス５９０上の走査レーザービームの位置が、レーザービームがレンズ５９２に入る時間および共振ファイバーカンチレバーの振動の線形／角速度に基づいて決定され得る。代替的に、所与の時間におけるレーザービームの位置は、補間によって、レーザービームがレンズ５９２に入る時間およびレンズ５９２から離れる時間を使用して決定され得る。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、レンズの反射、吸収、または透過特性の不連続をもたらすためのレンズ上の人工的特徴体の例を示す。たとえば、図６Ａは、レンズ６１０の表面上または内部に形成された１つの軸に沿った細い線を示す。細い線は、均等または不均等に離間され得る。いくつかの実施形態では、細い線は、レンズの表面上に上記のように反射性、拡散性、または吸収性材料をコーティングすることによって形成され得る。いくつかの実施形態では、細い線は、レンズの表面上に形成された溝を含むことができ、上記のように反射性、拡散性、または吸収性材料で溝が満たされ得る。
【００４７】
レンズ上に反射性材料がコーティングされる例では、反射コーティングは、レンズの反射特性の不連続をもたらし得る。光ビームが反射コーティング上にあるとき、大量の光ビームが反射され、光ビームがレンズの他の部分にあるとき、反射される光ビームの量は少ない。したがって、反射コーティング済みの細い線を光ビームがクロスするとき、反射光ビームの量は低い値から高い値に増加し、次いで低い値に減少する。経時的な反射光ビームの量のプロファイルは、パルスの形状になる。結果として、被検出信号は、一連のパルスを含み得る。共振ファイバーカンチレバーの振動のおおよその速度および方向に基づいて、所与の時間におけるレンズ６１０上のレーザービームのおおよその位置（レーザービームの近くの特定の細い線）が決定され得る。検出されたパルスのプロファイルに基づいて、レーザービームが特定の細い線をクロスする時間が決定され得る。次いで所与の時間におけるｘ軸上のレーザービームの位置は、レーザービームが特定の細い線をクロスする時間および共振ファイバーカンチレバーの振動の速度に基づいて決定され得る。代替的に、所与の時間におけるレーザービームの位置は、補間によって、レーザービームが２つの細い線をクロスする時間を使用して決定され得る。
【００４８】
いくつかの例では、入射光が光起電性材料によって電気信号に変換され、ＩＴＯ材料によって伝導され得るように、レンズ上のＩＴＯ材料および光起電性材料をコーティングすることによって細い線が形成され得る。これらの例では、光起電性信号を生成する細い線の位置および光起電性信号が生成される時間に基づいて、所与の時間におけるｘ方向上のレンズ６１０上のレーザービームの位置が、振動の速度を使用して、または上記のように補間によって決定され得る。
【００４９】
図６Ｂは、行列を作成するために２つの軸に沿ってレンズ６２０の表面上または内部に形成された細い線を示す。図６Ｂにおける細い線は、図６Ａにおける細い線に関して上記で説明したように形成され得る。所与の時間におけるｘ方向またはｙ方向のいずれかでのレンズ６２０上の光ビームの位置は、図６Ａに関して上記で説明したように決定され得る。
【００５０】
図６Ｃは、レンズ６３０の表面上または内部に形成された個々のスポットを示す。たとえば、個々のスポットは、レンズの表面上に形成されたへこみであり得る。へこみは、上記のように反射性、吸収性または透過性材料で満たされ得る。個々のスポットはまた、上記のように反射性、吸収性または透過性材料を使用して、レンズの内部に作成された特徴体であり得る。所与の時間におけるｘ方向またはｙ方向のいずれかでのレンズ６３０上の光ビームの位置は、図６Ａに関して上記で説明したように決定され得る。
【００５１】
図５Ａのビーム整形デバイス５４０などのビーム整形デバイスがレンズアレイを含む様々なシステムでは、図５Ａ〜図５Ｃに示し、上記で詳細に説明したレンズの境界に隣接するエリア、または図６Ａ〜図６Ｃに示し、上記で詳細に説明した各レンズ５４２の表面上もしくは内部のエリアのうちの少なくとも１つに、人工的特徴体が形成され得る。
【００５２】
図７は、ＬＩＤＡＲシステムなどのシステムにおけるレーザービーム位置を検出するための方法の一実施形態を示すフローチャート７００である。開示する方法がＬＩＤＡＲシステム以外のシステム、たとえば、検査システムにおいて使用されてよいことに留意されたい。
【００５３】
ブロック７１０において、共振光ファイバー２３０、４３２および５３０、アクチュエータ２２０および４３０、ならびに圧電チューブ５２０などのビーム誘導デバイスが、プロセッサ／コントローラ４１０および５７０、または図８に示し、以下で詳細に説明するプロセッサ８１０などのプロセッサまたはコントローラによって、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを誘導するように制御され得る。図５Ａのビーム整形デバイス５４０、図６Ａのレンズ６１０、図６Ｂのレンズ６２０、および図６Ｃのレンズ６３０などのビーム整形デバイスは、上記で説明したようにその上に形成された特徴体を含み得る。ビーム整形デバイスは、入射光ビームの波面を平行にするか、集束させるか、拡大するか、ゆがめるか、またはさもなければ変更するように構成され得る。特徴体は、たとえば、光ビームによって少なくとも部分的に照明されるときに、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、透過の検出可能な変化、吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、光ビームによって照明されると光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成され得る。特徴体は、光ビームの反射の向上、透過の向上、吸収の向上、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを引き起こすように構成され得る。異なる位置は、特徴体のロケーションを含み得る。上記で説明したように、ビーム誘導デバイスは、マイクロモーター、圧電トランスレータ／トランスデューサ、磁気アクチュエータ、または音響アクチュエータなどの、異なるタイプのアクチュエータを含み得る。ビーム誘導デバイスはまた、共振光ファイバーではなく、マイクロミラーなどのＭＥＭＳデバイスを含み得る。ビーム誘導デバイスは、線形パターン、円形パターン、らせん状パターン、ジグザグパターン、または複数の線形パターンを含む２−Ｄパターンで光ビームを走査するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ブロック７１０における機能を実行するための手段は、限定はしないが、たとえば、図２の共振光ファイバー２３０およびアクチュエータ２２０、図４のプロセッサ／コントローラ４１０、共振光ファイバー４３２、およびアクチュエータ４３０、図５Ａの共振光ファイバー５３０、圧電チューブ５２０、およびプロセッサ／コントローラ５７０、ならびに図８に示し、以下で詳細に説明するコンピューティングシステム８００を含み得る。
【００５４】
ブロック７２０において、光ビームの少なくとも一部分の反射の検出可能な変化、透過の検出可能な変化、吸収の検出可能な変化、またはそれらの検出可能な組合せを検出したことなど、光ビームによって照明されている特徴体によって影響を及ぼされた光ビームの少なくとも一部分を検出したことに応答して、検出器４８０または５５０などの検出器によって検出信号が生成され得る。検出信号は、図５Ａの信号５５２によって示されるように、一連のパルスを含み得る。検出器からの検出信号は、たとえば、図４および図５Ａに関して上記で説明したようなプロセッサ／コントローラ４１０および５７０、もしくは位置検出器５６０、または図８に示し、以下で詳細に説明するプロセッサ８１０によって受信され得る。いくつかの実施形態では、ブロック７２０における機能を実行するための手段は、限定はしないが、たとえば、図４のプロセッサ／コントローラ４１０および検出器４８０、図５Ａの検出器５５０、位置検出器５６０、および／もしくはプロセッサ／コントローラ５７０、ならびに図８に示し、以下で詳細に説明するコンピューティングシステム８００を含み得る。
【００５５】
ブロック７３０において、検出信号に少なくとも部分的に基づいて、プロセッサ／コントローラ４１０、位置検出器５６０、プロセッサ／コントローラ５７０、または図８に示し、以下で詳細に説明するプロセッサ８１０などのプロセッサは、共振光ファイバーの共振のおおよその線形／角速度および方向などの情報を使用して、所与の時間におけるビーム整形デバイス上の光ビームの位置を決定し得る。たとえば、共振光ファイバーの共振のおおよその線形／角速度および方向に基づいて、所与の時間における光ビームのおおよその位置が決定され得る。検出信号に基づいて、所与の時間における光ビームのより正確な位置が、たとえば、光ビームが２つのレンズの境界をクロスする時間および光ビームの走査速度を使用して決定され得る。いくつかの実施形態では、ブロック７３０における機能を実行するための手段は、限定はしないが、たとえば、図４のプロセッサ／コントローラ４１０、図５Ａの位置検出器５６０およびプロセッサ／コントローラ５７０、ならびに図８に示し、以下で詳細に説明するコンピューティングシステム８００を含み得る。
【００５６】
図７が、動作を逐次プロセスとして説明することがあるが、動作の一部は、並行にまたは同時に実行され得ることに留意されたい。加えて、動作の順序は並べ替えられてよい。動作は、図中に含まれない追加のステップを有することもある。いくつかの動作は随意であってよく、そのため様々な実施形態では省略され得る。１つのブロックにおいて説明されるいくつかの動作は、別のブロックにおける動作とともに実行され得る。さらに、方法の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはこれらの任意の組合せで実装され得る。
【００５７】
図８は、本明細書で説明する例のうちのいくつかを実装するための例示的なコンピューティングシステム８００の構成要素を示す。たとえば、コンピューティングシステム８００は、図４のプロセッサ／コントローラ４１０、図５Ａの位置検出器５６０、またはプロセッサ／コントローラ５７０として使用され得る。図８は様々な構成要素の一般化された例示を提供することが意図されているにすぎず、それらの構成要素のいずれかまたはすべては適宜に利用され得ることに留意されたい。さらに、システム要素は、比較的分離された形または比較的より統合された形で実装され得る。
【００５８】
バス８０５を介して電気的に結合可能な（または、そうでない場合、必要に応じて、通信することが可能な）ハードウェア要素を含むコンピューティングシステム８００が示される。ハードウェア要素は、プロセッサ８１０、１つまたは複数の入力デバイス８１５、および１つまたは複数の出力デバイス８２０を含み得る。入力デバイス８１５は、限定はしないが、カメラ、タッチスクリーン、タッチパッド、マイクロフォン、キーボード、マウス、ボタン、ダイヤル、スイッチなどを含むことができる。出力デバイス８２０は、限定はしないが、ディスプレイデバイス、プリンタ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スピーカーなどを含み得る。
【００５９】
プロセッサ８１０は、限定はしないが、１つもしくは複数の汎用プロセッサ、１つもしくは複数の（デジタル信号処理（ＤＳＰ）チップ、グラフィックアクセラレーションプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの）専用プロセッサ、および／または本明細書で説明する方法のうちの１つもしくは複数を実行するように構成され得る他の処理構造もしくは手段を含み得る。
【００６０】
コンピューティングシステム８００はまた、有線通信サブシステム８３０およびワイヤレス通信サブシステム８３３を含むことができる。有線通信サブシステム８３０およびワイヤレス通信サブシステム８３３は、限定はしないが、モデム、ネットワークインターフェース（ワイヤレス、有線、両方、もしくはそれらの他の組合せ）、赤外線通信デバイス、ワイヤレス通信デバイス、および／または（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）デバイス、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス（たとえば、本明細書で説明するＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つもしくは複数を利用するデバイス）、ＷｉＦｉデバイス、ＷｉＭａｘデバイス、セルラー通信設備などの）チップセットなどを含むことができる。ネットワークインターフェースのサブ構成要素は、コンピューティングシステム８００のタイプに応じて変わり得る。有線通信サブシステム８３０およびワイヤレス通信サブシステム８３３は、データがデータネットワーク、ワイヤレスアクセスポイント、他のコンピュータシステム、および／または本明細書で説明する任意の他のデバイスと交換されることを可能にする、１つまたは複数の入力および／または出力の通信インターフェースを含む場合がある。
【００６１】
所望の機能に応じて、ワイヤレス通信サブシステム８３３は、ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、またはワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）などの異なるデータネットワークおよび／またはネットワークタイプと通信することを含み得る、トランシーバ基地局ならびに他のワイヤレスデバイスおよびアクセスポイントと通信するための別個のトランシーバを含み得る。ＷＷＡＮは、たとえば、ＷｉＭａｘ（ＩＥＥＥ１００２．１６）ネットワークであってもよい。ＷＬＡＮは、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘネットワークであってもよい。ＷＰＡＮは、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１５ｘ、または何らかの他のタイプのネットワークであってもよい。本明細書で説明する技法はまた、ＷＷＡＮ、ＷＬＡＮ、および／またはＷＰＡＮの任意の組合せのために使用され得る。
【００６２】
図８のコンピュータシステム８００は、バス８０５上の様々な構成要素を同期化するための信号を生成することができる、バス８０５上のクロック８５０を含み得る。クロック８５０は、ＬＣ発振器、水晶発振器、リング発振器、クロック分周器もしくはクロックマルチプレクサなどのデジタルクロック発生器、位相ロックループ、または他のクロック生成器を含み得る。クロックは、本明細書で説明する技法を実行する一方で、他のデバイス上の対応するクロックと同期する（または実質的に同期する）ことができる。
【００６３】
コンピューティングシステム８００はさらに、１つまたは複数の非一時的ストレージデバイス８２５を含んでもよい（かつ／あるいは非一時的ストレージデバイス８２５と通信してもよい）。非一時的ストレージデバイス８２５は、限定はしないが、ローカルおよび／もしくはネットワークアクセス可能ストレージを含んでよく、かつ／または、限定はしないが、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学ストレージデバイス、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）などの固体ストレージデバイス、および／もしくは読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）を含むことができ、これらのストレージデバイスはプログラム可能、フラッシュ更新可能などであってもよい。そのようなストレージデバイスは、限定はしないが、様々なファイルシステム、データベース構造などを含む、任意の適切なデータストアを実装するように構成され得る。たとえば、ストレージデバイス８２５は、本明細書の実施形態で説明したように被検出信号を記憶するように構成されたデータベース８２７（または他のデータ構造）を含み得る。
【００６４】
多くの実施形態では、コンピューティングシステム８００は、上述したように、ＲＡＭデバイスまたはＲＯＭデバイスを含むことができる作業メモリ８３５をさらに含み得る。作業メモリ８３５内に現在配置されているように示されているソフトウェア要素は、オペレーティングシステム８４０、デバイスドライバ、実行可能ライブラリ、および／または１つもしくは複数のアプリケーションプログラム８４５などの他のコードを含むことができ、１つまたは複数のアプリケーションプログラム８４５は、様々な実施形態によって提供されるソフトウェアプログラムを含んでもよく、ならびに／または、図７に関して説明した方法のいくつかまたはすべてなどの、本明細書で説明するような他の実施形態によって提供される方法を実装する、および／もしくはシステムを構成するように設計されてもよい。単に例として、上記で説明した方法に関して述べる１つまたは複数の手順は、コンピュータ（および／またはコンピュータ内のプロセッサ）によって実行可能なコードおよび／または命令として実装されてよい。一態様では、そのようなコードおよび／または命令は、説明する方法に従って１つまたは複数の動作を実行するように汎用コンピュータ（または他のデバイス）を構成し、かつ／または適合させるために使用され得る。
【００６５】
これらの命令のセットおよび／またはコードは、上記で説明した非一時的ストレージデバイス８２５などの非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記憶され得る。場合によっては、記憶媒体は、コンピューティングシステム８００などのコンピュータシステム内に組み込まれることがある。他の実施形態では、記憶媒体は、記憶媒体がその上に記憶された命令／コードを用いて汎用コンピュータをプログラムする、構成する、および／または適合させるために使用され得るように、コンピュータシステムとは別個であってもよく（たとえば、フラッシュドライブなどの取外し可能媒体）、および／またはインストールパッケージにおいて提供されてもよい。これらの命令は、コンピューティングシステム８００によって実行可能な実行可能コードの形をとることがあり、かつ／または、ソースおよび／もしくはインストール可能コードの形をとることがあり、その場合、このソースおよび／またはインストール可能コードは、コンパイル時および／またはコンピューティングシステム８００へのインストール時（たとえば、様々な一般に利用可能なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／圧縮解除ユーティリティなどのうちのいずれかを使用する）に、実行可能コードの形をとる。
【００６６】
特定の要件に従って、実質的な変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。たとえば、カスタマイズされたハードウェアが使用される場合もあり、かつ／または、特定の要素は、ハードウェア、ソフトウェア（アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む）、もしくは両方において実装される場合がある。さらに、ネットワーク入出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が使用されてもよい。
【００６７】
添付図面を参照すると、メモリを含むことができる構成要素は、非一時的機械可読媒体を含むことができる。本明細書で使用する「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械に特定の様式で動作させるデータを提供することに関与する任意の記憶媒体を指す。上記で提供した実施形態では、様々な機械可読媒体が、実行のためにプロセッサおよび／または他のデバイスに命令／コードを提供することに関与する場合がある。追加または代替として、機械可読媒体は、そのような命令／コードを記憶および／または携帯するために使用される場合がある。多くの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、物理的および／または有形の記憶媒体である。そのような媒体は、限定はしないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および送信媒体を含む、多くの形態をとり得る。コンピュータ可読媒体の一般的な形は、たとえば、磁気媒体および／もしくは光媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはメモリカートリッジ、本明細書内で後で説明される搬送波、またはコンピュータが命令および／もしくはコードを読み取ることができる任意の他の媒体を含む。
【００６８】
本明細書で説明した方法、システム、およびデバイスは、例である。様々な実施形態が、適宜、様々な手順または構成要素を省略し、置換し、または追加し得る。たとえば、いくつかの実施形態に関して説明した特徴体を、様々な他の実施形態に組み合わせることができる。実施形態の異なる態様および要素は、同様にして組み合わされてもよい。本明細書に提供される図の様々な構成要素は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで具体化できる。また、技術は進化し、したがって、要素の多くは、本開示の範囲をそれらの特定の例に限定しない例である。
【００６９】
主に一般的な用法という理由で、そのような信号をビット、情報、値、要素、シンボル、文字、変数、項、数字、数値などと呼ぶことは、時として好都合であることがわかっている。しかしながら、これらの用語または同様の用語のすべてが、適切な物理量に関連付けられるべきであり、便宜的な呼び方にすぎないことは理解されたい。別段に明記されていない限り、上の説明から明らかなように、本明細書全体にわたって、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「判断する」、「確認する」、「識別する」、「関連付ける」、「測定する」、「実行する」などの用語を利用する説明は、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスのような、特定の装置のアクションまたはプロセスを指すことを諒解されたい。したがって、本明細書の文脈では、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスは、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスのメモリ、レジスタ、もしくは他の情報記憶デバイス、送信デバイス、またはディスプレイデバイス内の物理的な電子量、電気量、または磁気量として一般に表される信号を操作または変換することが可能である。
【００７０】
当業者は、本明細書で説明するメッセージを通信するために使用される情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表されてよいことを諒解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及されることがあるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表されてよい。
【００７１】
本明細書で使用する「および」、「または」、および「および／または」という用語は、そのような用語が使用される文脈に少なくとも部分的に依存することも予想される、様々な意味を含む場合がある。一般に、「または」は、Ａ、ＢまたはＣなどのリストを関連付けるために使用される場合、ここで包含的な意味で使用されるＡ、Ｂ、およびＣを意味し、ならびにここで排他的な意味で使用されるＡ、ＢまたはＣを意味するものとする。加えて、本明細書で使用する「１つまたは複数」という用語は、単数の任意の特徴体、構造もしくは特性について説明するために使用される場合があるか、または、特徴体、構造もしくは特性の何らかの組合せについて説明するために使用される場合がある。しかしながら、これは例示的な例にすぎず、特許請求される主題がこの例に限定されないことに留意されたい。さらに、「のうちの少なくとも１つ」という用語は、Ａ、Ｂ、またはＣなどのリストを関連付けるために使用される場合に、Ａ、ＡＢ、ＡＡ、ＡＡＢ、ＡＡＢＢＣＣＣなどの、Ａ、Ｂ、および／またはＣの任意の組合せを意味すると解釈され得る。
【００７２】
本明細書の全体で、「一例」、「例」、「いくつかの例」または「例示的な実装形態」への言及は、特徴体および／または例に関して説明する特定の特徴体、構造物または特性が、特許請求される主題の少なくとも１つの特徴体および／または例に含まれ得ることを意味する。したがって、本明細書の様々な場所における「一例では」、「例」、「いくつかの例では」もしくは「いくつかの実装形態では」という語句または他の同様の語句の出現は、同じ特徴体、例および／または限定にすべて言及しているとは限らない。さらに、特定の特徴体、構造物または特性を１つまたは複数の例および／または特徴体において組み合わせることができる。
【００７３】
本明細書に含まれる詳細な説明のいくつかの部分は、特定の装置または専用コンピューティングデバイスもしくはプラットフォームのメモリ内に記憶された２値デジタル信号に対する演算のアルゴリズムまたは記号表現に関して提示され得る。この特定の明細書の文脈では、特定の装置などの用語は、プログラムソフトウェアからの命令に従って特定の動作を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータを含む。アルゴリズムの説明または記号表現は、信号処理または関連技術の当業者が、自身の仕事の本質を他の当業者に伝達するために使用する技法の例である。アルゴリズムは、本明細書では、また一般に、所望の結果をもたらす自己無撞着な一連の演算または同様の信号処理であると考えられる。この文脈では、演算または処理は物理量の物理的操作を伴う。一般に、必ずしも必要ではないが、そのような量は、記憶、転送、結合、比較、またはそうでなく操作されることが可能な電気信号または磁気信号の形態をとり得る。主に一般的な用法という理由で、そのような信号をビット、データ、値、要素、シンボル、文字、項、数字、数値などと呼ぶことは、時として好都合であることがわかっている。しかしながら、これらの用語または同様の用語のすべてが、適切な物理量に関連付けられるべきであり、便宜的な呼び方にすぎないことは理解されたい。別段に明記されていない限り、本明細書の説明から明らかなように、本明細書全体にわたって、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「判断する」などの用語を利用する説明は、専用コンピュータ、専用コンピューティング装置、または同様の専用電子コンピューティングデバイスのような、特定の装置のアクションまたはプロセスを指すことを諒解されたい。したがって、本明細書の文脈では、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスは、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスのメモリ、レジスタ、もしくは他の情報記憶デバイス、送信デバイス、またはディスプレイデバイス内の物理的な電子量または磁気量として一般に表される信号を操作または変換することが可能である。
【００７４】
上述の詳細な説明において、多くの具体的な詳細が、特許請求される主題の完全な理解をもたらすために説明されてきた。しかし、特許請求される主題は、これらの具体的な詳細なしに実践され得ることは、当業者には理解されよう。他の例では、当業者であれば既知である方法および装置は、特許請求される主題を不明瞭にしないために、詳細には説明されていない。したがって、特許請求される主題は、開示される特定の例に限定されず、そのような特許請求される主題は添付の特許請求の範囲内にあるすべての態様およびその均等物も含み得ることが意図されている。
【００７５】
ファームウェアおよび／またはソフトウェアを伴う実装形態の場合、本方法は、本明細書で説明する機能を実行するモジュール（たとえば、プロシージャ、関数など）を用いて実装され得る。本明細書で説明する方法を実装する際に、命令を有形に具現化する任意の機械可読媒体を使用してもよい。たとえば、ソフトウェアコードは、メモリに記憶されてよく、プロセッサユニットによって実行されてよい。メモリは、プロセッサユニット内に実装されてもよく、またはプロセッサユニットの外部に実装されてもよい。本明細書で使用する「メモリ」という用語は、任意のタイプの長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または他のメモリを指し、任意の特定のタイプのメモリもしくはメモリ数、またはメモリが記憶される媒体のタイプに限定すべきではない。
【００７６】
ファームウェアおよび／またはソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読記憶媒体上に１つもしくは複数の命令またはコードとして記憶され得る。例は、データ構造を用いて符号化されたコンピュータ可読媒体、および、コンピュータプログラムを用いて符号化されたコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく、例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク（ｄｉｓｋ）ストレージ、磁気ディスク（ｄｉｓｋ）ストレージ、半導体ストレージ、または他のストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザーで光学的に再生する。上記の組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００７７】
命令および／またはデータは、コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されるだけでなく、通信装置中に含まれる送信媒体上の信号として提供されてもよい。たとえば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有するトランシーバを含んでもよい。命令およびデータは、１つまたは複数のプロセッサに、特許請求の範囲において概説される機能を実装させるように構成される。すなわち、通信装置は、開示される機能を実行するための情報を示す信号を有する送信媒体を含む。最初は、通信装置に含まれる送信媒体は、開示される機能を実行するための情報の第１の部分を含むことができ、２度目は、通信装置に含まれる送信媒体は、開示される機能を実行するための情報の第２の部分を含むことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００  システム
１１０  光ビームスキャナ
１２０  センサー
１３０  レンズ
１４０  平行レーザービーム
１５０  ターゲット
１６０  反射レーザービーム
２００  システム
２１０  レーザー
２２０  アクチュエータ
２３０  光ファイバー、共振光ファイバー
２３２  遠位端
２３４  共振モード
２３６  共振モード
２４０  ビーム整形デバイス
２５０  遠方界
３１０  ソース
３１２  光軸
３１４  光軸
３２０Ａ  レンズ
３２０Ｂ  レンズ
３２０Ｃ  レンズ
３３０  光ビーム
３４０  光ビーム
３５０  光ビーム
３６０  光ビーム
４００  システム
４１０  プロセッサ／コントローラ
４２０  レーザー
４３０  アクチュエータ
４３２  光ファイバー、共振光ファイバー
４４０  ビームスプリッタ
４４２  レーザービーム
４４４  ミラー
４５０  送信機レンズ
４５２  レーザービーム
４６０  ターゲット
４６２  反射レーザービーム
４７０  受信機レンズ
４８０  検出器
４９０  ビーム位置センサー
５００  システム
５１０  レーザー
５２０  圧電チューブ
５３０  共振光ファイバー、光ファイバー
５３２  共振ファイバーカンチレバー
５４０  ビーム整形デバイス
５４２  レンズ
５４４  人工的特徴体
５５０  検出器
５５２  被検出信号、信号
５６０  位置検出器
５７０  プロセッサ／コントローラ
５８０  ビーム整形デバイス
５８２  レンズ
５８４  ギャップ
５８６  １次元走査パターン、走査パターン
５９０  ビーム整形デバイス
５９２  レンズ
５９４  ギャップ
５９６  ２次元走査パターン、走査パターン
５９８  ２次元走査パターン、走査パターン
６１０  レンズ
６２０  レンズ
６３０  レンズ
７００  フローチャート
８００  コンピューティングシステム
８０５  バス
８１０  プロセッサ
８１５  入力デバイス
８２０  出力デバイス
８２５  非一時的ストレージデバイス、ストレージデバイス
８２７  データベース
８３０  有線通信サブシステム
８３３  ワイヤレス通信サブシステム
８３５  作業メモリ
８４０  オペレーティングシステム
８４５  アプリケーションプログラム
８５０  クロック
【図１】
2019523436.tif 000003
【図２】
2019523436.tif 000004
【図３】
2019523436.tif 000005
【図４】
2019523436.tif 000006
【図５Ａ】
2019523436.tif 000007
【図５Ｂ】
2019523436.tif 000008
【図５Ｃ】
2019523436.tif 000009
【図６Ａ】
2019523436.tif 000010
【図６Ｂ】
2019523436.tif 000011
【図６Ｃ】
2019523436.tif 000012
【図７】
2019523436.tif 000013
【図８】
2019523436.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月13日(2018.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成されたビーム整形デバイスの上または内部に形成された特徴体を含む前記ビーム整形デバイスであって、前記光ビームによりターゲット上の点を照明するように構成された、前記ビーム整形デバイスと、
異なる位置で前記ビーム整形デバイスに前記光ビームを向けるように構成されたビーム誘導デバイスであって、前記異なる位置は、前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体のロケーションを含む、ビーム誘導デバイスと、
前記光ビームによって照明されている前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して特徴体検出信号を生成するように構成された光検出器と、
前記特徴体検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの位置を決定するように構成されたプロセッサと
を含むシステム。
【請求項２】
前記光ビームはレーザービームを含み、
前記ビーム整形デバイスは、前記レーザービームにより前記ターゲット上の前記点を照明するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のレンズは、１次元アレイ、２次元アレイ、および３次元アレイのうちの１つで配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光ファイバーは、浮動端を有するカンチレバー部分を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光ビームを生成するように構成されたパルスファイバーレーザー
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
光ビームの位置を検出する際に使用するための方法であって、
コントローラによって、異なる位置でビーム整形デバイスに前記光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御するステップであって、
前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された特徴体を含み、前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによりターゲット上の点を照明するように構成され、
前記異なる位置は、前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体のロケーションを含む、ステップと、
検出器によって、前記光ビームによって照明されている前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出信号を生成するステップと、
プロセッサによって、前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの前記位置を決定するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記光ビームはレーザービームを含み、
前記ビーム整形デバイスは、前記レーザービームにより前記ターゲット上の前記点を照明するように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記所定の走査パターンは、らせん状パターンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アクチュエータは、圧電チューブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、および音響アクチュエータのうちの１つを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ビーム整形するための手段であって、光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成されたビーム整形デバイスの上または内部に形成された特徴体を含み、前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによりターゲット上の点を照明するように構成される、手段と、
異なる位置でビーム整形するための前記手段に前記光ビームを向けるための手段であって、前記異なる位置は、前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体のロケーションを含む、手段と、
前記光ビームによって照明されている前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出信号を生成するための手段と、
前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間におけるビーム整形するための前記手段上の前記光ビームの位置を決定するための手段と
を含む装置。
【請求項２２】
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
ビーム整形するための前記手段はレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
ビーム整形するための前記手段は複数のレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
機械可読命令が記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたとき、前記１つまたは複数のプロセッサに、
コントローラを通じて、異なる位置でビーム整形デバイスに光ビームを向けるようにビーム誘導デバイスを制御することであって、
前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも一部分に影響を及ぼすように構成された前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された特徴体を含み、前記ビーム整形デバイスは、前記光ビームによりターゲット上の点を照明するように構成され、
前記異なる位置は、前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体のロケーションを含む、制御することと、
前記光ビームによって照明されている前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体によって影響を及ぼされた前記光ビームの少なくとも前記一部分を検出したことに応答して検出器によって生成された検出信号を受信することと、
前記検出信号に少なくとも部分的に基づいて、ある時間における前記ビーム整形デバイス上の前記光ビームの位置を決定することと
を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、
ｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の反射の検出可能な変化、
ｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の透過の検出可能な変化、
ｉｉｉ）前記光ビームの少なくとも前記一部分の吸収の検出可能な変化、または
ｉｖ）それらの検出可能な組合せ
のうちの少なくとも１つを引き起こすことによって、前記光ビームによって照明されると前記光ビームの少なくとも前記一部分に影響を及ぼすように構成される、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記ビーム整形デバイスはレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記レンズの表面上または前記レンズの内部に形成された線、へこみ、または粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２８】
前記ビーム整形デバイスは複数のレンズを含み、
前記ビーム整形デバイスの上または内部に形成された前記特徴体は、前記複数のレンズにおける２つのレンズの境界にあるエリア中の反射コーティングを含む、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２９】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ビームを誘導し、刺激されると振動するように構成された光ファイバーを含み、それにより前記光ビームは、前記光ファイバーが振動したときに異なる位置で前記ビーム整形デバイスに向けられる、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３０】
前記ビーム誘導デバイスは、前記光ファイバーの前記振動が前記光ビームの所定の走査パターンをもたらすように前記光ファイバーを刺激するように構成されたアクチュエータを含む、請求項２９に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2019523436.tif 000015
2019523436.tif 000016